Morfologia e Fisiologia dos Príons

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<ul><li> 1. Universidade Federal do Oeste do Par Instituto de Biodiversidade e Floresta Disciplina de Biologia CelularProns</li></ul> <p> 2. 1. Introduo Proteinaceous infection particles ou prons so partculas de PROTENAS que podem tornar-se infecciosas e causadoras de um grupo de doenas denominadas encefalopatias espongiformes transmissveis 3. Antigos dogmas Os mecanismos de infeco implicam replicao do agente infeccioso; isto supe que este deve conter cidos nuclicos. A estrutura primria de uma protena lhe confere um arranjo em ordens superiores:uma sequncia, uma configurao 4. A protena natural, encontrada nos neurnios de mamferos, denominada PrPc (ou protena prinica) e a verso patolgica, que sofre mudanas estruturais, chamada PrPsc 5. Chain-reaction Conversion of PrPc to PrPsc PrPcPrPscChain-reaction Conversion 6. 2. HISTRICOOs registros mais antigos de doenas prinicas so observaes efetuadas a meados do sculo XVIII sobre uma enfermidade que afetava ovelhas em vrios pases europeus, levando-as morte.- scrapie na Inglaterra - traberkrankheit desSchafes na Alemanha - la tremblante du mouton na Frana 1936- os trabalhos de Cuill e Chelle demonstraram o carter contagioso da doena das ovelhas e seu longo perodo de incubao. 1959- Hadlow relaciona o scrapie com uma rara enfermidade endmica dos nativos de Nova Guin, o kuru. Alguns anos mais tarde, Gajdusek e seus colaboradores , transmitem experimentalmente a chimpanzs, comprovando a transmissibilidade da enfermidade. Pouco depois, Gibbs e colaboradores transmitem a doena de Creutzfeldt-Jacob(CJD) a chimpanzs 7. Nos anos seguintes, diferentes encefalopatias foram transmitidas experimentalmente a animais e foram classificadas como encefalopatias espongiformes transmissveis. -A sndrome de Gerstmann-Straussler-Scheinker (GSS) -A encefalopatia transmissvel a viso ou encefalopatia de crvidos silvestres Curiosamente, durante a ltima dcada se descubriram novas formas de TSEs - A encefalopatia espongiforme bovina (BSE) - A encefalopatia espongiforme en el gato - Encefalopatias espongiformes en el nyala , el ciervo eland, el oryx de Arabia y el kuduDas novas TSEs, a encefalopatia espongiforme bovina a mais conhecida, ao demonstrar-se sua transmisso ao homem como vCJD 8. 3. Caractersticas da protena pron 9. Protena prion celular Gene codificadorPRNPCromossomo 20 humano Cromossomo 2 camundongoDeleo de PRNP em camundongos Animais knockout para PrPc 10. O gene PRNP e a protena prion celular EXON IINTRONEXON IIPrnpORF mRNA5ORFAn 11. Caractersticas qumicas do agente infeccioso Resistentes a agentes modificadores de cidos nuclicos (nucleases e UV)Sensveis a agentes modificadores de protenas (proteases, SDS, fenol) Agente infeccioso sem material gentico (DNA ou RNA) composto apenas de protena (PrPsc)Prions = proteinaceus infectious particle Stanley Prusiner, 1983 12. Prions Proteinaceous infection particles Contm uma forma anormal de uma protena celular, PrPc Diferem de PrPc apenas estruturalmente, contendo exatamente os mesmos aminocidos Presena de PrPc absolutamente necessria para a infeco 13. Propriedades Fsicas e Qumicas Filtravel com poros 25 nm ou 100 nm. invisvel ao microscpio ptico e electrnico. Resistente a: Formaldeido EDTA Proteases ( Tripsina, pepsina ) Nucleases ( ribonucleases A e III, desoxiribonuclease I ) Radiao ultravioleta ( 2540 ) Radiao ionizante 14. Propiedades Biolgicas Longo perodo de incubao( meses, anos, dcadas). No produzem resposta imunolgica No antignicos. Patologias crnicas progressivas. Fatal em todos os casos. Presena de cido nucleico no demonstrada. O nico componente conhecido a protena PrP. Podem existir em mltiplas formas moleculares Periodo de adaptao a novos hospedeiros 15. Mtodos de inativao: Autoclave &gt;134 C, 18 minutos Hipoclorito sdico (20C, 1hora) Hidrxido sdico 2N Fenol 90% Eter Acetona Permanganato potssico 0.002 M Ureia 6 M 2 Cloroetanol Cloroformio 16. 4. Estrutura e funo da PrPc La protena PrP est constituida por cuatro regiones de estructura secundaria llamadas H1, H2, H3 y H4, en estas regiones se identifican tres zonas de hlice- llamadas A, B y C, y dos de hoja-, llamadas S1 y S2. Estudios mediante los mtodos FTIR y CD han mostrado que la protena PrPc contiene un 40% de hlice-a y muy poca proporcin de hoja-, mientras que la PrPSc se compone de un 30% de hlice- y un 45% de hoja-. Esta dualidad hlice- a hoja- parece localizarse principalmente en la regin 106-126, que en forma de pptido sinttico es un neurotxico potente. 17. Protenas com diferenas conformacionaisPrPc NormalPrionAltamente insolvel Deposio em placas 18. PrPcPM: 30 kD EP: 254 aa ES: 40% hlices, poucas hlices PrPscPrPcPM: 30 kD EP: 254 aa ES: 30% hlices, 45% tipos 19. PrPsc 20. PrPsc 21. PrPsc, fibrillas amiloides 22. Suas caractersticas estruturais lhe conferem resistncia a altas temperaturas e a antisspticos e microbicidas utilizados regularmente. 23. 5. Mecanismo de ao da protena pron celular 24. Como os prons funcionam?PrPcPrPScThe prion protein exists in two forms. The normal, innocuous protein (PrPc) can change its shape to a harmful, disease-causing form (PrPSc). The conversion from PrPc to PrPSc then proceeds via a chainreaction. When enough PrPSc proteins have been made they form long filamentous aggregates that gradually damage neuronal tissue. The harmful PrPSc form is very resistant to high temperatures, UVirradiation and strong degradative enzymes. 25. Mecanismo de converso PrPc- Prion Hiptese de protein only s protenaClula normal PrP geneClula infectada PrP genePrP mRNAPrP mRNAPrPc PrPcPrPscAdaptado de Weissmann, 1994 26. How PrPsc attack the Brain? Brain consists of a mass of nerve tissue (Hundred billions of neuron) and neuroglia, supporting neural tissue. When enough PrPSc proteins have been made they form long filamentous aggregates that gradually damage neuronal tissue. When neuron in the brain are all dead, the appearance of the brain will become sponge-like appearance. And this eventually lead to death.The harmful PrPSc form is very resistant to high temperatures, UV-irradiation and strong degradative enzymes. 27. 6. Doenas Prinicas: Encefalopatias Espongiformes Transmissveis Grupo de doenas caracterizadas por:1)progressiva vacuolizao, morte neuronal associada a hipertrofia e proliferao glial2) presena nos tecidos (principalmente no sistema nervoso) de um tipo de protena estruturalmente anormal resistente a proteases denominada prion (pronuncia-se pron) 28. Acometem animais e seres humanosTransmissveisMaterial transmissor no inativado por processos que inativam cidos nucleicosPodem ser hereditrias (e, simultaneamente, transmissveis) 29. CLASSIFICAO Encefalopatia espongiformesNormalAfetado 30. Encefalopatias espongiformes BSE (vaca)Kuru (humano)Scrapie (oveja)CJD (humano) 31. Encefalopatias espongiformes Podem serHereditarias (mutao gentica)InfecciosasEspordicas (mutao somtica de PRPN) 32. EnfermedadHuspedMecanismoKuruHumanoCanibalismo ritualiCJDHumanoYatrognicavCJDHumanoPriones bovinos (?)fCJDHumanoMutaciones germinalesGSSHumanoMutaciones germinalesFFIHumanoMutaciones somticassCJDHumanoMutaciones somticas o conversin espontnea (?)FSIHumanoMutaciones somticas o conversin espontnea (?)ScrapieOvejaInfeccin en ovejas genticamente susceptiblesBSEVacaInfeccin con material contaminadoTMEMinkInfeccin de vacas u ovejasCWDciervo, alce?FSEGatosInfeccin con carne contaminada 33. Doenas humanas por prions Infecciosas/Iatrogenicas Transplante de crnea (CJD) Inoculao acidental de tecido cerebral(CJD) Hormnio de Crescimento (cadver) canibalismo (Kuru) vCJD injesto de carne contaminada com BSE Genticas Mutaes no gene de Prion celular GSS, FFI, CJD Espordicas caso completamente desconhecido 1:2,000,000 34. Do intestino ao crebro Translocao atravs do epitlio intestinalMabbott &amp; MacPherson, Nat. Ver. Microb. 4:201-211, 2006 35. Neuroinvaso a partir do intestinoVagus nerveSplanchnic nerveMabbott &amp; MacPherson, Nat. Ver. Microb. 4:201-211, 2006 36. Danos cerebrais originados pelas TSEs vacuoleSource: UC Davis School of Veterinary 37. Diferentes prons afetam diferentes partes do crebro Cerebral cortex When the cerebral cortex is affected, the symptoms include loss of memory and mental acuity, and sometimes also visual imparement (CJD). Thalamus Damage to the thalamus may result in insomnia (FFI). Cerebellum Damage to the cerebellum results in problems to coordinate body movements and difficulties to walk (kuru, GSS). Brain stem In the mad cow disease (BSE), the brain stem is affected. 38. TRANSMISSO EM HUMANOS Transplante de membrana menngea (dura-mter) infectada por prons, durante neurocirurgias Injeo de hormnios de crescimento derivados de glndulas pituitrias de cadveres com Encefalopatias Espongiformes Ingesto de carne de boi ou ovelha infectados Utilizao de materiais cirrgicos contaminados durante neurocirurgias Mutao pontual no gene da protena PrP (adquirida e herdada) 39. 7. TRATAMENTO Ainda no h tratamento recomendado para as doenas prinicas. Para as adquiridas, preveno essencialTem sido proposto o emprego de quinacrina, clorpromazina e flupirtina para a DCJ mas os efeitos so muito discretos e/ou duvidosos; ensaios clnicos em andamento 40. Maleato de Flupirtine Analgsico no-opiide Efeito citoprotetor in vitro e in vivo sobre neurnios que foram induzidos apoptose.Quinacrina + Clorpromazina na DCJ 41. 8. Consideraes finais Los priones son versiones patolgicas de protenas celulares normales. Se comportan como agentes infecciosos (confieren contagiosidad) a pesar de no poseer cidos nuclicos. Su periodo de incubacin es largo. Causan muerte neuronal y disfuncin tisular en SNC, de donde derivan las manifestaciones clnicas. Invariablemente causan la muerte del husped. </p>

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